人體工程學(xué)研究方法PPT課件

1、第一節(jié)、人體測量第一節(jié)、人體測量 一、人體測量學(xué)的由來和發(fā)展一、人體測量學(xué)的由來和發(fā)展 公元前一世紀，羅馬建筑師維特魯威(Vitruvian)從建筑學(xué)角度對人體尺度作了全面論述。 文藝復(fù)興時期，達芬奇根據(jù)維特魯威的描述創(chuàng)作了著名的人體比例圖。 1870年，比利時數(shù)學(xué)家Quitlet發(fā)表人體測量學(xué)，創(chuàng)建了這一學(xué)科。 上世紀40年代，工業(yè)化社會發(fā)展，對人體尺寸測量有了新的認識。第1頁/共105頁第2頁/共105頁二、人體測量的具體內(nèi)容和方法二、人體測量的具體內(nèi)容和方法1. 1. 數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源第3頁/共105頁2. 2. 人體尺寸的分類人體尺寸的分類第4頁/共105頁第5頁/共105頁立姿人體尺

2、寸第6頁/共105頁 年齡分組 百 分 位 數(shù)測量項目男（18-60歲）女（18-55歲） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 1.1 身高1543 1583 1604 1678 1754 1775 18141449 1484 1503 1570 1640 1659 16971.2 體重 44 48 50 59 71 75 83 39 42 44 52 63 66 741.3 上臂長 279 289 294 313 333 338 349 252 262 267 284 303 308 3191.4 前臂長 206 216 220 237 253 258

3、 268 185 193 198 213 229 234 2421.5 大腿長 413 428 436 465 496 505 523 387 402 410 438 46 7 476 4941.6 小腿長 324 338 344 369 396 403 419 300 313 319 344 370 376 390第7頁/共105頁 年齡分組 百 分 位數(shù)測量項目男（18-60歲）女（18-55歲） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 2.1 眼高1436 1474 1495 1568 1643 1664 1705 1337 1371 1388 145

4、4 1522 1541 15792.2 肩高1244 1281 1299 1367 1437 1455 14941166 1195 1211 1271 1333 1350 13852.3 肘高 925 954 968 1024 1079 1096 1128 873 899 913 960 1009 1023 10502.4手功能高 656 680 693 741 787 801 828 630 650 662 704 746 757 7782.5 會陰高 701 728 741 790 840 856 887 648 673 686 732 779 792 8192.6脛骨點高 394 409

5、 417 444 472 481 498 363 377 384 410 437 444 459第8頁/共105頁 坐姿人體尺寸第9頁/共105頁 年齡 男（18-60歲）女（18-55歲） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 3.1坐高 836 858 870 908 947 958 979789 890 819 855 891 901 920 3.2坐姿頸椎點高 599 615 624 657 691 701 719563 579 587 617 648 657 6753.3坐姿眼高 729 749 761 798 836 847 868 678 6

6、95 704 739 773 783 8033.4坐姿肩高 539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 585 594 6093.5坐姿肘高 214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿人體尺寸百分位百分位測量項目測量項目第10頁/共105頁3.6坐姿大腿厚 103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 1603.7坐姿膝高 441 456 464 493 525 532 549410 424 431 458 485 493 50

7、73.8小腿加足高 372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 4173.9坐深 407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 4853.10臀膝距 499 515 524 554 585 595 613 481 495 502 529 561 560 5873.11坐姿下肢長 892 921 937 992 1046 1063 1096826 851 865 912 960 975 1005第11頁/共105頁人體水平尺寸第12頁/共105頁男（18-60歲）女（18-55歲）

8、 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 4.1胸寬242 253 259 280 307 315 331219 233 239 260 289 299 319 4.2胸厚176 186 191 212 237 245 261159 170 176 199 230 239 2604.3肩寬330 344 351 375 397 403 415304 320 328 351 371 377 3874.4最大肩寬383 398 405 431 460 469 486347 363 371 397 428 438 4584.5臀寬273 282 288 306 3

9、27 334 346275 290 296 317 340 346 3604.6坐姿臀寬284 295 300 321 347 355 369295 310 318 344 374 382 4004.7坐姿兩肘肩寬353 371 381 422 473 489 518 326 348 360 404 460 478 5094.8胸圍762 791 806 867 944 970 1018717 745 760 825 919 949 10054.9腰圍620 650 665 735 859 895 960622 659 680 772 904 950 10254.10臀圍780 805 820

10、 875 948 970 1009795 824 840 900 975 1000 1044人體水平尺寸年齡分組百分位數(shù)測量項目測量項目第13頁/共105頁(2) (2) 人體功能尺寸人體功能尺寸( (動態(tài)尺寸動態(tài)尺寸) ) 人在進行某種功能活動時肢體所能達到的空間范圍。是由關(guān)節(jié)的活動、轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的角度與肢體的長度協(xié)調(diào)產(chǎn)生的范圍尺寸。u 使用功能尺寸強調(diào)人在完成動作時，人體各部分是不可分的，不是獨立工作，而是協(xié)調(diào)動作。u 人可以通過運動能力擴大自己的活動范圍。u 功能尺寸對于解決帶有空間范圍、位置的問題更有意義。第14頁/共105頁第15頁/共105頁功能尺寸（動態(tài)尺寸）： 手所達到的限度，并

11、不是手臂尺寸的唯一結(jié)果 通道的最小寬度肩寬 椅子的座寬臀部的寬度第16頁/共105頁幾項常用的人體著裝功能尺寸（幾項常用的人體著裝功能尺寸（18601860歲歲 男性）男性）第17頁/共105頁設(shè)計中常用人體尺寸（包括構(gòu)造尺寸和功能尺寸）設(shè)計中常用人體尺寸（包括構(gòu)造尺寸和功能尺寸）1. 1.身高身高確定通道和門的最小高度；確定人頭頂上的障礙物；適應(yīng)100%的人。第18頁/共105頁2.眼睛高度確定人的視線屏風(fēng)和隔斷的高度第19頁/共105頁3. 3.肘部高度肘部高度確定站著工作的表面高度最舒適的高度是低于人的肘部高度大約7.6cm第20頁/共105頁4. 4.挺直坐高挺直坐高確定座椅上方障礙物

12、的允許高度屏風(fēng)和隔斷的高度雙層床的凈空第21頁/共105頁5. 5.正常坐高正常坐高確定座椅上方障礙物的最小高度屏風(fēng)和隔斷的高度雙層床的凈空第22頁/共105頁6. 6.坐姿時眼睛高度坐姿時眼睛高度確定視線和最佳視區(qū)第23頁/共105頁7. 7.坐姿時肩高坐姿時肩高確定火車座的高度第24頁/共105頁8.肩寬確定環(huán)繞桌子的座椅間距排椅座位的間距通道的間距第25頁/共105頁9. 9.兩肘寬度兩肘寬度確定帶扶手的椅子的扶手間距確定會議桌等周圍座椅的位置第26頁/共105頁10.10.臀部寬度臀部寬度確定座椅內(nèi)側(cè)尺寸第27頁/共105頁11.11.肘部平放高度肘部平放高度確定座椅扶手、工作臺、書桌

13、等的高度14-27.9cm之間第28頁/共105頁12.12.大腿厚度大腿厚度確定工作面與椅子之間的凈空距離第29頁/共105頁13.13.膝蓋高度膝蓋高度確定地面到書桌、餐桌等地面距離第30頁/共105頁14. 14. 膝腘高度膝腘高度確定座椅面高度的關(guān)鍵尺寸第31頁/共105頁15.15.臀部臀部膝腿部長度膝腿部長度確定座椅椅面的長度第32頁/共105頁16.16.臀部臀部膝蓋長度膝蓋長度確定椅背到膝蓋前方的障礙物之間的距離影劇院、禮堂的固定排椅第33頁/共105頁17.17.臀部臀部足尖長度足尖長度確定椅背到膝蓋前方的障礙物之間的距離影劇院、禮堂的固定排椅第34頁/共105頁18.18.

14、垂直手握高度垂直手握高度確定開關(guān)、拉桿、把手、書架等的最大高度第35頁/共105頁19.19.側(cè)向手握距離側(cè)向手握距離第36頁/共105頁20.20.向前手握距離向前手握距離第37頁/共105頁3. 3. 經(jīng)驗公式計算人體參數(shù)經(jīng)驗公式計算人體參數(shù) (1) (1) 通過身高、體重計算體積、表面積通過身高、體重計算體積、表面積 V=1.015W-4.937 V=1.015W-4.937 V V人體體積（人體體積（L L） WW人體體重（人體體重（kgkg） B=0.0235HB=0.0235H0.42245 0.42245 WW0.51456 0.51456 B B人體表面積（人體表面積（m m2

15、 2） WW體重體重 HH身高身高第38頁/共105頁項目定義設(shè)備或用具高與身高之比 舉手達到的高度（立姿） 可隨意去放東西的擱板高度（上限值，立姿） 遮擋住立姿視線的擱板高度（下限值） 直立姿勢眼高 抽屜高度（上限值，立姿） 使用方便的擱板高度（上限值，立姿） 能發(fā)揮最大拉力的高度（立姿） 人體重心高度（立姿） 坐高（坐姿） 采取直立姿臉時工作面的高度 灶臺高度洗練盆高度 辦公桌高度（不包括鞋）4/34/37/67/633/4433/4411/1211/1210/1110/116/76/73/53/55/95/96/116/1110/1910/194/94/97/177/17(2) (2)

16、生活用具及設(shè)施高度與身高的比例生活用具及設(shè)施高度與身高的比例生活用具及設(shè)施高度與身高的關(guān)系第39頁/共105頁項目定義設(shè)備或用具高與身高之比 手提物的長度（最大值） 使用方便的擱板高度（下限值，立姿） 桌下空間（高度的最小值） 工作椅坐面的高度 輕度工作的工作椅高度（不含鞋） 小憩用椅子高度（不含鞋） 桌椅高差 休息用椅子高度（不含鞋） 椅子扶手高度 工作用椅子的椅面至靠背點的距離3/83/83/83/81/31/33/133/133/143/141/61/63/173/171/61/62/132/133/203/20第40頁/共105頁4. 4. 人體尺寸的差異人體尺寸的差異 (1) 種族差

17、異 越南：160.5cm 比利時：179.9cm (2) 世代差異 生長加速度 歐洲：每10年，人的平均身高增長1-1.4cm第41頁/共105頁 (3) 年齡差異人體尺寸隨年齡的增加而縮減而體重、寬度、圍長的尺寸隨年齡的增加而增長對工作空間的設(shè)計：盡量適合20-65歲的人兒童尺寸：只要頭部可鉆過去，身體就可以過去老年人尺寸：身高比年輕時低 身手夠東西的能力不如年輕人第42頁/共105頁 大部分老年人身高比年輕時矮5%。 手部力量下降約16%40%。 臂力下降約50%。 腿部力量下降約50%。 肺活量下降約35%。 隨年齡增長體形變小。 鼻和耳朵的尺寸變大。 體重每十年增加2kg。 隨年齡增長

18、視力也會下降、辨色能力下降。 閱讀時需要增加大約20%的照明。 隨年齡增長，嗅覺和味覺也會遲鈍。第43頁/共105頁第44頁/共105頁 (4) (4) 性別差異性別差異 一般婦女身高比男子低10cm左右 身體比例也不同 女性臀部較寬、肩窄，軀干比男性長，四肢短u 此外還有 地域性差異：身高 寒帶熱帶 平原山區(qū) 職業(yè)差異 社會發(fā)達程度 殘疾人第45頁/共105頁5. 5. 百分位百分位 百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計對象總?cè)藬?shù)的百分比。 常用 5%，50%，95% 中國男性（18-60歲）身高： 1 5 10 50 90 95 99 % 1543 1583 1604 1678

19、 1754 1775 1814 (mm) 第46頁/共105頁人體測量中的每一個百分位數(shù)值，只表示某一項人體的尺寸。絕對沒有一個人在各種人體尺寸的數(shù)值上都同時處在同一百分位上。使用哪個百分位要根據(jù)人體工程學(xué)的設(shè)計思想，在設(shè)計中沒有“平均人”的概念。第47頁/共105頁汽車駕駛室；房門高、寬 95%甚至99%座椅椅面高度 5%開關(guān)；門把手 50%防護罩；柵欄間距 5%甚至1%第48頁/共105頁6. 6.人體活動的動作空間的測量人體活動的動作空間的測量 人的動作空間主要分為兩類：人的動作空間主要分為兩類： (1)(1)人體處于靜態(tài)時的肢體的活動范圍人體處于靜態(tài)時的肢體的活動范圍 作業(yè)域作業(yè)域(w

20、orking area)(working area) (2) (2)人體處于動態(tài)時的全身的動作空間人體處于動態(tài)時的全身的動作空間 作業(yè)空間作業(yè)空間(working space)(working space) 第49頁/共105頁(1) 肢體活動范圍及作業(yè)域 在工作、生活中，肢體圍繞軀體做各種動作，這些由肢體的活動所劃出的限定范圍，即肢體的活動空間。 肢體轉(zhuǎn)動的角度+肢體長度構(gòu)成的。 a. 肢體活動的角度 b. 肢體活動的范圍 c. 手腳的作業(yè)域第50頁/共105頁第51頁/共105頁第52頁/共105頁第53頁/共105頁第54頁/共105頁第55頁/共105頁第56頁/共105頁第57頁/共

21、105頁 b. b.肢體的活動范圍肢體的活動范圍 人的肢體繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動而劃出的范圍，也即肢體活動所占用的空間范圍。 肢體活動角度+肢體長度 人在工作中最常使用的是上肢，動作在某一限定的范圍內(nèi)均呈弧形，而形成包括左右水左右水平面和上下垂直面動作范圍的一定的領(lǐng)域，叫平面和上下垂直面動作范圍的一定的領(lǐng)域，叫做人的作業(yè)域做人的作業(yè)域(Working area)(Working area)。第58頁/共105頁第59頁/共105頁第60頁/共105頁c. 手腳的作業(yè)域 站立或坐姿時手腳所能達到的范圍。這個范圍一般用最小值，以滿足多數(shù)人的使用。 手腳的水平作業(yè)域 手腳的垂直作業(yè)域第61頁/共105頁 水平作

22、業(yè)域： 在臺面上左右運動手臂而形成的軌跡范圍。 （確定臺面上的各種設(shè)備和物品擺放的位置） 手盡量外伸所形成的區(qū)域 最大作業(yè)域 手臂自然放松運動所形成的區(qū)域 通常作業(yè)域第62頁/共105頁第63頁/共105頁 垂直作業(yè)域：垂直作業(yè)域： 手臂伸直，以肩關(guān)節(jié)為軸作上下運動所形成的范圍。 （確定各種柜架擱板、掛件、拉手的位置等） 第64頁/共105頁 . .摸高：手舉起時達到的高度摸高：手舉起時達到的高度 百分位指尖高直臂抓握男性：高大身材平均身材矮小身材95505228213198216201186女性：高大身材平均身材矮小身材95505213200180201188174男女性最大摸高第65頁/共

23、105頁第66頁/共105頁 如果需要眼睛的引導(dǎo)，則各種柜架擱板高度的適宜尺寸為： 男性：1500-1600mm 女性：1400-1500mm第67頁/共105頁第68頁/共105頁(2) (2) 人體的活動空間人體的活動空間 人總在變換著姿態(tài)，并且人體本身也隨著活動的需要而移動位置，這種姿勢的變換和人體移動所占用的空間構(gòu)成了人體活動空間。 人體活動空間人體活動空間 作業(yè)域作業(yè)域a.靜態(tài)的手足活動 b.姿態(tài)的變換 c.人體的移動 d.人與物的關(guān)系第69頁/共105頁第70頁/共105頁人體移動：人體移動占用的空間不僅要考慮人體本身占用的空間。還應(yīng)考慮連續(xù)運動過程中由于運動所必須的肢體擺動或身體

24、回旋余地所需的空間。第71頁/共105頁第72頁/共105頁第73頁/共105頁人與物的關(guān)系：與他人的相互作用用具家具建筑構(gòu)件：門、通道、階梯、欄桿第74頁/共105頁第75頁/共105頁第76頁/共105頁第77頁/共105頁7. 7. 人體數(shù)據(jù)的運用原則人體數(shù)據(jù)的運用原則 (1)確定設(shè)計中最重要的尺度 (2)確定設(shè)計中的使用群體，從而決定設(shè)計尺度 (3)數(shù)據(jù)運用準則：a. 最大最小原則： 常用5%和95%，一般不用50% 在不涉及安全的情況下，建議： 總原則 “夠得著的距離，容得下的空間夠得著的距離，容得下的空間”第78頁/共105頁 由人體總高度、寬度決定的物體：門、通道、床 95% 由

25、人體某一部分的尺寸決定的物體：座面高、手能及范圍 5% 特殊情況以5%和95%會使界限外的不 舒適、不安全甚至危險的 擴大至1%、99% 目的不在于確定界限，而在于決定最佳范圍 50%第79頁/共105頁 b.可調(diào)原則： 在5%95%之間可調(diào)，擴大使用范圍，使大部分人的使用更合理和理想。升降坐椅可調(diào)節(jié)的擱板靠背的傾角第80頁/共105頁第81頁/共105頁 (4)使用最新的人體數(shù)據(jù) (5)設(shè)計時注意衣著和動態(tài)尺寸 (6)舒適尺度 (7)安全尺度第82頁/共105頁由于著衣的人體尺寸增大的調(diào)整值（建議值）單位：mm第83頁/共105頁產(chǎn)品功能尺寸確定：產(chǎn)品功能尺寸確定： 最小功能尺寸=人體設(shè)計界

26、限值+功能修正量 最佳功能尺寸=人體設(shè)計界限值+功能修正量+心理修正量第84頁/共105頁第二節(jié)、生理學(xué)測量評價方法1. 1.心率（心率（Heart Rate,HRHeart Rate,HR） 心臟跳動的速率。 影響因素：精神因素、作業(yè)強度、環(huán)境溫度 用HR來評價勞動強度及作業(yè)負擔，反映全身的生理負荷。第85頁/共105頁不合理的坐椅尺度不合理的坐姿 能量消耗增加HR增快引起疲勞第86頁/共105頁相對心率(%HRmax)：作業(yè)中心率與最高心率之比 %HRmax=(作業(yè)中心率HR/最高心率HRmax)100 HRmax=220-年齡（美國心臟學(xué)會建議） HR和%HRmax都可用于研究評價產(chǎn)品、

27、家具設(shè)計的合理性和舒適性。第87頁/共105頁2. 2.肌電圖肌電圖(Electromyogram,EMG)(Electromyogram,EMG)測量局部肌肉收縮放電，肌肉收縮時的放電記錄曲線肌電圖反映局部的肌肉負荷(心電圖反映全身的生理負荷)主要應(yīng)用：作業(yè)設(shè)計、姿勢、機械和工具設(shè)計的合理化、最優(yōu)化研究。坐椅、沙發(fā)、床等家具尺度的研究中，EMG是一個最佳評價指標。符合人體工程學(xué)的設(shè)計可以減少人體不必要的能量消耗，提高工作和休息的效率。第88頁/共105頁3.閃頻值(Critical Flicker Fusion Frequency,CFF) 對于閃爍的光源，當閃爍頻率增大到某一值時，就能感覺

28、它是連續(xù)光源，這種現(xiàn)象叫閃光融合，此時的頻率叫閃光融合頻率（Critical Flicker Fusion Frequency ，簡稱CFF值），也叫閃光融合值（簡稱閃頻值）。第89頁/共105頁人體疲勞，大腦意識知覺水平下降，CFF能反應(yīng)出大腦意識水平下降的程度。疲勞增大，CFF下降。可用于評價室內(nèi)光源和工作環(huán)境的合理性，找出精神疲勞最少的室內(nèi)色彩和照明環(huán)境設(shè)計。第90頁/共105頁4. 4.腦電圖腦電圖( (腦波，腦波，lectroencephalogram,EEG)lectroencephalogram,EEG) 利用EEG的頻率和幅值來評價大腦的覺醒狀態(tài)。 研究人與環(huán)境的關(guān)系：噪聲、室

29、溫、床類家具尺度、質(zhì)地等對睡眠深度的影響。與事故的發(fā)生、防止有密切關(guān)系。 第91頁/共105頁腦電波測試實驗第92頁/共105頁大腦意識大腦意識階段階段主要腦波主要腦波成分成分意識意識狀態(tài)狀態(tài)注意注意力力生理狀態(tài)生理狀態(tài)事故潛事故潛在性在性 失去失去知覺知覺睡眠，腦睡眠，腦發(fā)作發(fā)作 I I 發(fā)呆發(fā)呆, ,發(fā)楞發(fā)楞不注不注意意疲勞，飲疲勞，飲酒酒II II 正常正常, ,放松放松 心心事事 休息，習(xí)休息，習(xí)慣性作業(yè)慣性作業(yè)IIIIII 正常正常, ,清醒清醒 集集中中 積極活動積極活動狀態(tài)狀態(tài)最小最小IVIV 波波過度過度緊張緊張集中集中于于1 1點點過度過度興奮興奮最大最大第93頁/共105頁

30、第三節(jié)、心理學(xué)測量評價方法1.問卷調(diào)查法： 作用：評價舒適度、房內(nèi)氣氛、對顏色匹配和產(chǎn)品的印象、疲勞感。可獲得作業(yè)者的經(jīng)驗、知識，可用于利用其它方法難于評價的場合。驗證通過其它方法測得的結(jié)果。將在各種環(huán)境條件下的物理量與在此條件下人的主觀感覺量進行對照比較，從而得出舒適的環(huán)境標準。還可用于各種測量儀器的基準值的確定。 第94頁/共105頁 調(diào)查的順序： 明確課題目的明確課題目的確定調(diào)查對象確定調(diào)查對象確定調(diào)查項目和設(shè)問確定調(diào)查項目和設(shè)問確定調(diào)查實施方法，問卷形式，問題設(shè)置確定調(diào)查實施方法，問卷形式，問題設(shè)置調(diào)查實施調(diào)查實施誤填、漏填檢查誤填、漏填檢查 統(tǒng)計分類、分析處理統(tǒng)計分類、分析處理第95頁/共105頁 實施方法：實施方法：方法方法特特 點點郵寄調(diào)查法郵寄調(diào)查法調(diào)查表郵給調(diào)查對象。調(diào)查表郵給調(diào)查對象。范圍大，回收率低。范圍大，回收率低。委托調(diào)查法委托調(diào)查法委托其它機關(guān)?；厥章矢撸苤萍s。委托其它機關(guān)?；厥章矢?，受制約。放置調(diào)查法放置調(diào)查法調(diào)查表放置某一地點。結(jié)果的可信度低調(diào)查表放置某一地點。結(jié)果的可信度低集合調(diào)查法集合調(diào)查法省時省力，集合難，受情緒影響。省時省力，集合難，受情緒影響。跟蹤調(diào)查法跟蹤調(diào)查法對同樣的對象接一定時間間隔連續(xù)調(diào)查。對同樣的對象接一定時間